Buzz
Trong tương lai, việc thiết kế sáng tạo sẽ định hình thế giới mà chúng ta đang biết.
Airbus A320 là một chiếc máy bay trên không to lớn, nặng tới 83 tấn khi chở đầy hành khách và hàng hóa, phải đủ mạnh mẽ để chịu đựng áp lực từ gió nhưng cũng phải đủ nhẹ nhàng để vận hành một cách hiệu quả. Mọi thứ trên máy bay đều tiêu hao nhiên liệu: theo tính toán, mỗi chiếc laptop bạn mang theo sẽ tương đương với việc tiêu hao thêm 33 cent nhiên liệu, tương đương với 7.600 VNĐ. Một quyển sách hay một khay đựng đồ ăn cũng làm tăng chi phí nhiên liệu của hãng.
Công nghệ hàng không vẫn chưa có nhiều bước tiến lớn kể từ khi ta bắt đầu khám phá không gian, đó là lý do tại sao Airbus hợp tác với Autodesk - một công ty chuyên về thiết kế và kỹ thuật để tạo ra máy bay của tương lai. Họ sử dụng công cụ gọi là “thiết kế tạo sinh” - một phần mềm lập trình với các hạn chế vật lý thực tế, mọi thiết kế sinh ra từ công cụ này đều phải tuân thủ các quy luật đó.
Thiết kế tạo sinh có thể tạo ra những sản phẩm cực kỳ cứng cáp nhưng đơn giản, hoặc những bộ phận của máy bay cực kỳ nhẹ nhàng nhưng vẫn đảm bảo sức mạnh, ở tỷ lệ mà con người không thể đạt được.
Đến thời điểm này, Airbus đã áp dụng thiết kế tạo sinh để phát triển “vách ngăn sinh học” cho khoang hành khách, nhẹ hơn 45% so với bất kỳ thiết kế trước đây và vẫn đảm bảo tính cứng cáp tăng 8%. Tuy nhiên, Airbus không ngừng nâng cao, họ đang sử dụng thiết kế tạo sinh để cải thiện các bộ phận khác của máy bay.
Phần dọc của cánh đuôi máy bay, được gọi chính xác là thiết bị ổn định dọc, đã nhẹ hơn 20% so với trước đó, lớp bọc bên trong khoang hành khách đã được thiết kế lại. Thậm chí, thiết kế tạo sinh còn ảnh hưởng đến cách xây dựng xưởng sản xuất để đạt hiệu suất và chi phí tối ưu hơn.
Đây là cách thiết kế tạo sinh đổi mới cấu trúc “con máy bay”:
Một kỹ sư có thể chỉ rõ rằng một bộ phận mới của máy bay phải kết nối giữa hai cấu trúc khác nhau một cách cụ thể và phải chịu được lực tương ứng. Dựa trên những thông tin đó, phần mềm có thể tính toán MỌI cách để đáp ứng các yêu cầu, chẳng hạn như sử dụng cấu trúc vi lưới đặc biệt hoặc tạo ra các cấu trúc rất nhỏ in lên bề mặt vật liệu.
“Một nhà thiết kế sẽ thêm vào các chi tiết, cải thiện khả năng chịu lực hoặc độn dày nếu cần. Với thiết kế tạo sinh, bạn có thể phát triển thuật toán hình học,” David Benjamin, giám đốc nghiên cứu tại Autodesk, nói. “Thay vì bắt đầu bằng một khối lớn, rồi thêm các chi tiết để ổn định, bạn có thể dần dần phát triển cho đến khi có hình dạng cuối cùng. Đây là một cách tư duy hoàn toàn mới.”
Rồi trí tuệ nhân tạo sẽ tạo ra hàng trăm thiết kế với các thông số khác nhau, mọi chơi chơi xổ sốu được liệt kê chi tiết. Kỹ sư sẽ chọn ra những thiết kế có sự cân bằng nhất, và trong quá trình này, AI cũng sẽ học được các thông số phù hợp nhất để hoàn thiện mình trong các thiết kế tiếp theo.
Đôi khi, việc chỉnh sửa đơn giản bất ngờ; với phần mềm của Autodesk (đã được điều chỉnh suốt 4-5 năm qua), một kỹ sư có toàn quyền điều khiển trọng lượng hoặc cấu trúc của một thiết kế. Khi hợp tác với Airbus, Autodesk thử nghiệm thêm một bước tiếp theo: đưa vào quá trình thiết kế các biến số độc đáo và phức tạp. Càng nói, càng thấy toàn bộ “dây chuyền sản xuất” này giống như một cỗ máy tự động hơn là có sự can thiệp của kỹ sư.
“Khi lắp ráp một chiếc máy bay, bạn phải tính đến sự thoải mái của hành khách, lượng năng lượng cần thiết để sản xuất vật liệu, vốn đầu tư vào quá trình sản xuất,” giám đốc Benjamin nói. “Thiết kế tạo sinh là cách tốt nhất để tổ chức toàn bộ quá trình phức tạp ấy. Giá trị của hệ thống sẽ ngày càng tăng khi quá trình sản xuất trở nên phức tạp hơn.”
Airbus đang kế hoạch xây dựng một nhà máy sản xuất động cơ khác ở Hamburg, Đức, dự kiến sẽ khởi công trong năm 2020 này. Với sự hỗ trợ của Autodesk, Airbus đang áp dụng thiết kế tạo sinh vào việc thiết kế nhà máy sản xuất; họ đặt ra khoảng 10 tiêu chí, từ những thứ đơn giản như cấu trúc cơ bản, lưu lượng người lao động trong nhà máy đến những yếu tố phức tạp như sử dụng năng lượng hiệu quả, vận chuyển người và hàng hóa trong khuôn viên nhà máy, hoặc thậm chí là nhiệt độ trong nhà máy để đảm bảo sự thoải mái nhất cho công nhân.
Autodesk đã dành rất nhiều thời gian để phát triển một công cụ thiết kế tạo sinh phù hợp với những yêu cầu phức tạp từ Airbus. Tuy nhiên, việc đầu tư thời gian và công sức vào việc điều chỉnh công cụ này sẽ mang lại kết quả lâu dài: thiết kế tạo sinh sẽ tăng tính tự động hóa và có thể mở ra cánh cửa cho các ngành công nghiệp khác, các khía cạnh thiết kế mới.
Hôm nay, thuật toán thiết kế các bộ phận của máy bay đã được chứng minh là hiệu quả trong lĩnh vực cơ khí chính xác. Ngày mai, thuật toán sẽ mở rộng phạm vi ứng dụng của mình để vẽ kết cấu cho một xưởng sản xuất khổng lồ, có thể quản lý từ những chi tiết nhỏ nhất như nhiệt độ trong xưởng đến những vấn đề phức tạp như nhu cầu điện năng. Chúng ta không biết nó sẽ tiến xa đến đâu trong thập kỷ mới.
Theo FastCompany
